JP2004522506A - Method and apparatus for improving blood flow by a series of electrically induced muscle contractions - Google Patents
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Abstract
体の領域内の血管を通る血流の、局所的な増加を促進するための治療方法及び装置。この方法は、(a)(i)体組織の第一の部分に作用的に接触する少なくとも第一の電極(80a,80b)、(ii)体組織の第二の部分に作用的に接触する少なくとも第二の電極(82a,82b)、そして(iii)第一の電極及び第二の電極に作用的に接続した、電極に複数の電気刺激を供給する信号発生器(87,85)を含むシステムを提供するステップ、(b)電気刺激を適用して筋組織を少なくとも一つの電圧差にさらすことによって、血管に関連する筋組織に方向性反復収縮運動を誘発し、血管を通る血流の、局所的な増加を発生させるステップを含む。A therapeutic method and apparatus for promoting a local increase in blood flow through a blood vessel in a region of the body. The method comprises: (a) (i) at least a first electrode (80a, 80b) operatively contacting a first portion of body tissue; (ii) operatively contacting a second portion of body tissue. At least a second electrode (82a, 82b) and (iii) a signal generator (87, 85) operatively connected to the first and second electrodes for providing a plurality of electrical stimuli to the electrodes. Providing a system, (b) inducing a directional repetitive contractile movement in the muscle tissue associated with the blood vessel by applying the electrical stimulation to the muscle tissue by subjecting the muscle tissue to at least one voltage difference, and providing a blood flow Generating a local increase.
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、血流を高める方法に関し、特に、血管が関連する筋組織に電流を加え、筋組織の反復収縮運動を誘発することによって、その血管を通過する血流の局所的増加を促進する方法に関する。筋組織のこの反復収縮運動は、血流を増加させる血管蠕動を生じさせる。択一的に、血流に対して、任意の領域への血流が低下するように、筋組織の反復収縮運動を誘発することもできる。
【0002】
ここに示す方法は、血液循環の悪化に関連する種々の問題に対して、保留水排流の改善、筋肉及び組織の疼痛の軽減、そして勃起組識の機能を制御する治療等を含む、種々様々の医学的用途に適切である。血流刺激は、血液循環不良に苦しむ四肢そして/あるいは器官の潰瘍の治療、例えば糖尿病患者の足指への血流を増加させる、あるいは体腔から水腫を排出する速度を増加させるのに特に重要である。血流の制限は、また、種々の外科手術を含む、種々様々の医学的用途に適当である。
【背景技術】
【0003】
血液循環を改善して神経痛及び筋肉痛を軽減する現在の治療は、手仕事的な、電気的な、そして機械的な方法を含む。物理療法で行う用手治療は、有資格者によるマッサージが要求される。この技術は、個々のマッサージ・セラピストの経験及び技術により異なるため、適当に標準化した形式で処方することができない。また、血液循環の改善は、非常に限られたものである。
【0004】
電気筋肉刺激(EMS)は、多くの用途で広範囲に用いられる。食糧医薬品局(セクション355.200電気筋肉刺激装置、CPG 7124.26)は、ヘルス・ケア・コミュニティでは、EMS装置が、筋肉再教育、筋痙攣の軽減、運動範囲の拡大、不使用萎縮治療、局所的な血液循環の増加、そして静脈血栓症を防ぐための、ふくらはぎ筋肉の当面の術後刺激に有効であると見なされると主張している。しかしながら、EMSよって提供される刺激が、マッサージ治療による刺激に非常に類似していることを強調しなくてはならない。血液循環の増加は、非常に微弱なもので、多くの場合、ドップラーに基づく装置等の、従来の流量測定装置を用いては検知できない。EMSは、局所的な組織領域の、ランダムな刺激である。したがって、マッサージ治療、熱水治療等と同様に、EMSの方法は、局所的な血流の目立った増加を提供することはできない。さらに、刺激がランダムであるため、EMSの方法は、基本的に、局所的な血流の減少を提供することはできない。
【0005】
また、水腫の縮小のための、順序空圧装置も既知である。この装置は、スリーブ・アセンブリ内に含まれる、複数の重なり合う区画から構成される。これらの区画を、水腫に隣接させて配置した遠心端から近位端へ連続的に膨張させて、水腫を近位方向へ押す。ポンプによって個々の区画を空気で満たすが、そのサイクルは、遠位の区画を満たすことから始まり、すべての区画を満たすまで、残りの区画を満たす。収縮期間の後、サイクルを繰り返す。
【0006】
このような電気機械的な設備においては、電気モータ、往復機構等が、不快なノイズ及び振動を発生する。さらに、これらの治療は、種々の装置構成要素を、皮膚に接触させなければならないという欠点がある。これらの要素は、しばしば患者に不快感を与えるので、衛生状態を保証するために、各使用後に交換及び洗浄を必要とする。
【0007】
したがって、必要に応じて、血管を介する局所的な流体循環を促進する、制御する、そして/または減少させる方法に対する需要が認められる。そのような方法を得ることは非常に有利であり、その方法が、単純で、使い易く、非侵襲性で、繰り返しが可能で、そして患者の個々の要求に調整可能であるなら、さらに有益である。
【発明の開示】
【0008】
本発明によれば、次のステップからなる、体の領域内の血管を通る血流の、局所的な増加を促進するための治療方法が提供される。(a)(i)体組織の第一の部分に作用的に接触する少なくとも第一の電極、(ii)体組織の第二の部分に作用的に接触する少なくとも第二の電極、そして(iii)第一の電極及び第二の電極に作用的に接続した、電極に複数の電気刺激を供給する信号発生器を含むシステムを提供するステップ。(b)電気刺激を適用して筋組織を少なくとも一つの電圧差にさらすことによって、血管に関連する筋組織に方向性反復収縮運動を誘発し、血管を通る血流の、局所的な増加を発生させるステップ。
【0009】
さらに、本発明のもう一つの局面によれば、次のステップからなる、体の領域内の血管を通る血流の、局所的な変化を促進するための治療方法が提供される。(a)(i)体組織の第一の部分に作用的に接触する少なくとも第一の電極、(ii)体組織の第二の部分に作用的に接触する少なくとも第二の電極、そして(iii)第一の電極及び第二の電極に作用的に接続した、電極に複数の電気刺激を供給する信号発生器を含むシステムを提供するステップ。(b)領域の一端に少なくとも第一の電極を配置し、領域の第二端に少なくとも第二の電極を配置するステップ。そして、(c)電極間に電圧差を設定するよう、電気刺激を適用するステップ。この場合、電圧差は、血管を通る血流の、局所的な変化を発生させるよう、電極間に対向する方向で伝播する二つの波形から構成される。
【0010】
さらに、本発明のもう一つの局面によれば、次のステップからなる、体の領域内の血管を通る血流の、局所的な減少を促進するための治療方法が提供される。(a)(i)体組織の第一の部分に作用的に接触する少なくとも第一の電極、(ii)体組織の第二の部分に作用的に接触する少なくとも第二の電極、そして(iii)第一の電極及び第二の電極に作用的に接続した、電極に複数の電気刺激を供給する信号発生器を含むシステムを提供するステップ。そして、(b)電気刺激を適用して筋組織を少なくとも一つの電圧差にさらすことによって、血管に関連する筋組織に反復収縮運動を誘発し、血管を通る血流の、局所的な減少を発生させるステップ。
【0011】
さらに、本発明のもう一つの局面によれば、血管を通る血流の、局所的な変化を促進する装置が提供される。この装置は、(a)体組織の第一の部分に作用的に接触する少なくとも第一の電極、(b)体組織の第二の部分に作用的に接触する少なくとも第二の電極、(c)第一の電極及び第二の電極に作用的に接続した、電極に複数の電気刺激を供給する信号発生器、そして(d)信号発生器が発生する信号を制御する制御手段を含む。この場合、電極間に対向する方向で伝播する波形から構成される電圧差を電極間に設定するよう、制御手段及び信号発生器を設計及び構成し、電極を移動する。この電圧差によって、血管を通る血流の、局所的な変化を促進する。
【0012】
好適実施例における特徴によれば、電気刺激は筋組織に対して作用し、血管に周期的な蠕動性反復運動を課す周期的な反復波状運動を発生させる。
【0013】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、第一の電極は、第一の複数の電極であり、第二の電極は、第二の複数の電極であり、血流の局所的な増加の提供は、その領域の全長に沿って、第一の複数の電極及び第二の複数の電極の間隔を決め、第一の複数の電極と第二の複数の電極との間に連続的な、そして反復的な電圧差を設定することによって達成する。
【0014】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、この方法はさらに、(c)領域の一端に第一の電極を配置し、領域の第二端に第二の電極を配置するステップを含む。この場合、電極間に設定される電圧差は、筋組織の反復収縮運動を誘発する所定の方向、周波数及び強度を持つ信号を得るよう、対向する方向で伝播する二つの波形から構成される。
【0015】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、第一の電極は、単一の第一の電極であり、そして第二の電極は、単一の第二の電極である。
【0016】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、この方法はさらに、(c)血流の局所的な増加を最適化するステップを含む。
【0017】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、最適化は、センサ制御による調節に基づく。
【0018】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、最適化は、計測器によって測定した血流に基づく。
【0019】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、この方法はさらに、(c)血管を通る血流の、周期的な測定値を得るステップ、そして(d)この測定値に基づいて、血流の局所的な増加あるいは減少を最適化するステップを含む。
【0020】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、この方法はさらに、(c)第一の電極と第二の電極とを横切って設定される波状信号のパラメータを調整するステップを含む。
【0021】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、波状信号のパラメータは、波状信号の周波数を含む。
【0022】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、波状信号のパラメータは、波状信号の形状を含む。
【0023】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、波状信号のパラメータは、波状信号の電圧を含む。
【0024】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、この方法はさらに、(c)血流に対する所定の目標特性を達成するよう、反復収縮運動のパラメータを調整するステップを含む。
【0025】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、血流を測定する、あるいは示すために、圧力センサが用いられる。
【0026】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、この方法はさらに、(c)血流の局所的な増加を得るために、前記複数の電気刺激を、心臓の鼓動に対応する血液の脈拍に同期させるステップを含む。
【0027】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、この同期は、体内の血圧をモニタリングすることによって達成する。
【0028】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、信号は、正の電圧差相と負の電圧差相とからなり、正の相及び負の相には、時間的な重なりがある。
【0029】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、この時間的な重なりは、1マイクロ秒から500マイクロ秒である。
【0030】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、時間的な重なりは、10マイクロ秒から100マイクロ秒である。
【0031】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、信号は、複数の正の電圧差ピークと複数の負の電圧差ピークとからなり、ピークの各々が、30から500マイクロ秒の持続時間を持つ。
【0032】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、ピークの各々は、50から300マイクロ秒の持続時間を持つ。
【0033】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、正のピークの各々が、150から300マイクロ秒の持続時間を持つ。
【0034】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、信号は、複数のパルスからなり、各パルスが正の電圧差相と負の電圧差相とを含む。この場合、複数のパルスは、毎秒0.5から150パルス(PPS)の範囲の周波数を持つ。
【0035】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、複数のパルスは、25から150PPSの範囲の周波数を持つ。
【0036】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、局所的な変化は、血管を通る血流の増加である。
【0037】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、局所的な変化は、血管を通る血流の減少である。
【0038】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、電圧差は、複数の電圧差である。
【0039】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、電圧差は、血管に関連する筋組織に方向性反復収縮運動を誘発するよう、制御手段によって制御され、血管を通る血流の、局所的な増加が達成される。
【0040】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、制御手段は、筋組織に反復収縮運動を誘発する所定の方向、周波数及び強度を持つ信号を得るよう、波形を制御する。
【0041】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、装置はさらに、(e)制御手段に作用的に結合した、血流を測定する計測器を含む。
【0042】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、制御手段は、計測器からの入力に基づいて、電気刺激のシーケンスを開始するように設計される。
【0043】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、計測器は、血圧データを提示する圧力センサを含む。
【0044】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、制御手段は、電気刺激のシーケンスを、心臓の鼓動に対応する血液の脈拍に同期させるように設計される。
【0045】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、信号発生器は、少なくとも二つの信号発生器を含む。
【0046】
さらに、下記の好適実施例における特徴によれば、装置はさらに、(e)信号発生器へ作用的に並列に接続した増幅器を含む。
【0047】
本発明は、局所的な血流を増加あるいは低下させる無痛の、外部の、非侵襲性の方法を提供することによって、既存の技術の欠点を解決する。本発明は、単純で、調整が容易であり、特定な患者の必要に対して、容易に適応が可能である。
【0048】
本発明を、次の添付図面を参照しながら実施例を用いて説明する。さて、詳細に図面を参照するが、ここに示す特定な事項は、単に例として、本発明の好適実施例を説明する目的で示し、そして本発明の原理及び概念的な側面を、最も有用な、そして容易に理解可能な形態で提示していることを強調する。この点に関して、本発明の基本的な理解に必要な範囲を超えて、本発明の構造的な細部を詳細に示す試みは行わないが、図面そしてこの説明から、本技術に熟練した者には、本発明の複数の形態を実際に具体化する方法は明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0049】
本発明によれば、体の特定な領域内の血管を通る血流を局所的に増進するための治療方法が提供される。
【0050】
本発明によるこの方法の原理及び作用は、図面及びその説明文から明確に理解することができる。
【0051】
本発明の少なくとも一つの実施例を詳細に説明する前に理解すべきことは、本発明は、次の説明文に、あるいは図面に示した構造の詳細、そして構成要素の組み合わせに、その用途が限られないということである。本発明は、他の実施例において、あるいは種々のやり方で実践、実行できる。また、ここに用いる表現及び用語は、説明のためのものであって、限定するものと見なすべきではないことも理解すべきである。
【0052】
本文、明細書内で、また、請求項内で用いる用語「極性」は、ゼロ電圧をも含む電圧の絶対量に言及する。
【0053】
本文、明細書内で、また、請求項内で用いる用語「被変調」及び「変調」は、本技術分野に既知であり、そして種々の市販の装置を用いて実現可能な方法によって、電磁エネルギーの一つ以上の特性を変化させるプロセスに言及する。
【0054】
本文、明細書内で、また、請求項内で用いる用語「電圧差」は、二つの別個の電圧値間の絶対差に言及する。
【0055】
本文、明細書内で、また、請求項内で用いる用語「蠕動」は、流体を運ぶ一つ以上の管が、一連の協調収縮あるいは狭窄の状態で圧縮され、所望の方向へ流体が移動される、蠕動運動に共通な特性に言及する。
【0056】
本文、明細書内で、また、請求項内で用いる用語「計測器によって測定した血流」等は、直接的な、あるいは間接的な方法を用いて計測器によって測定した流量を意味する。また、この用語は、心臓の鼓動あるいは脈拍を感知する直接的な、あるいは間接的な、計測器による方法をも意味する。特に、この用語は、相対的な、あるいは絶対的な血流速度を判定する、あるいは脈拍を感知する圧力センサを用いる方法を含むことを意図している。
【0057】
図1は、前腕の一部20を示す概要図である。この部分20の一端には第一の電極22が、その反対側端部に第二の電極24が付いている。電極22及び24は電源(図示せず)に接続されて作動可能である。本技術に既知であるが、電極22及び24へ適当な電圧差及び電流を加えることによって、筋組織を収縮させることができる(図2参照)。収縮は、特定な遅延の後、電極22及び24間におけるほぼ中央、ポイント26で起こる。
【0058】
図2は、図1の前腕部分の内部組織を表す概要図であり、骨151、筋肉153を形成する筋線維、そして体液管152を含む。筋肉153と皮膚150の間に位置する管152(血液を移送する導管に対する一般的な用語で、動脈及び静脈を含むが、それらに限定しない)は、筋肉153のほぼ全長に沿って血液を運ぶ。
【0059】
電極グループ110及び120に電流を加えた後、筋肉収縮が起こり、筋肉153の繊維内に膨れ、すなわち瘤154が生じ、それが狭窄点155において管152に衝突する。
【0060】
本発明者は、この現象を、管152を通る血流を高めるために利用することができることを発見した。理論による限定を望まないが、発明者は、電流によって筋組織の全長に沿う、このような筋肉収縮及び血管狭窄が連続的に生じる血流の増大を、蠕動効果によるものとする。一連の血管狭窄は非常に短い期間内に起こり、血管内の血流は、電極へ供給される電気刺激によって予め定まる方向へ増加する。
【0061】
蠕動ポンプの作用は、図3を参照すれば良く理解することができる。典型的な蠕動ポンプは、移送すべき流体を含んで運ぶ管130を用いる。管130の壁135は、典型的に、弾性のある柔軟な合成物質から形成され、管130は、図に示すようにU字形パターンに順応する。この管に対して、三つのローラー137、139及び141が、フレーム140上に半径方向等距離に配置されており、このフレームが、図示の方向136へ典型的に電気モータによって駆動される。フレーム140の軸は、三つのローラーの二つが、管130を圧縮して絞り、ローラー139が狭窄点144を、そしてローラー141が狭窄点143を生じるように配置されている。反時計回りの方向へフレーム140を回転させると、ポンプ作用が生じる。流体の部分133が方向131へ内側に吸引され、流体の部分142が、ローラー141及び139によって各々生じる狭窄点143及び144の間で移送されて方向136に沿って移動し、流体の一部134が方向132へ外側へ移動させる。したがって、蠕動によって注入口124から排出口126へ血液が流れる。
【0062】
筋組織における無意識の波状狭窄による蠕動輸送は、消化管の全長に沿って食物を移動するための体内メカニズムである。動脈の筋肉壁は、血流を増加あるいは減少させるために、無意識に拡張あるいは収縮する。
【0063】
本発明によれば、蠕動の流れに貢献するような適時の様式で、筋組織の全長に沿って筋肉収縮(その結果として、隣接する血管の狭窄)が生じるように、外部から一連の電気刺激を提供することによって、この原理を適用することができる。
【0064】
種々の方法によって、蠕動ポンプ効果を達成することができる。例として、図4は、図1に示す前腕部分20の概要図であるが、前腕部分20の部位Aと部位Bとの間に一連の電極51から60が取り付けられている。強調すべきことは、図4、そしてその説明における電極の数、電極の位置、そして電圧差を適用するシーケンスは、例として、本発明の説明のために提供するものであり、本技術に精通する者には、多くの他の配置及びシーケンスが可能であることは明らかである。
【0065】
電極51から60は、作用的に一つ以上の信号発生器(図示せず)に接続するものであるが、この例では、単一の信号発生器を用いる。まず、信号発生器は、電極51及び52に適当な電圧差及び電流を供給する。特定な遅延の後、電極51及び52間の中途のポイント62で筋組織の収縮が生じる。上記のように、この収縮は、その筋組織に隣接する血管の狭窄を引き起こす。その後、信号発生器は、電極51及び52に電圧差を供給し、今回は電極51及び53間のほぼ中央のポイント64において筋組織をさらに収縮させる。その後、信号発生器は、電極51及び54に電圧差を供給し、今回は電極51及び54間の中途であるポイント66において、さらに筋組織を収縮させる。その後、信号発生器は、電極51及び55に電圧差を供給し、今回は電極51及び55間の中途であるポイント68において、さらに筋組織を収縮させる。電極51以外の電極を有利に作動させてもよい。したがって、シーケンスの次の段階では、信号発生器は、電極52及び55に電圧差を供給し、今回は電極52及び55間のほぼ中央のポイント70において、さらに筋組織を収縮させてもよい。電極59及び60に電圧差を加えることによって、最終的な(ポイント72における)収縮を達成するまで、上記のシーケンスを継続してもよい。
【0066】
以上のように、前腕20の部位Aと部位Bとの間に一連の筋肉収縮を、筋組織の全長に沿って伝播させる。この一連の筋収縮は、隣接する血管を収縮させ、蠕動ポンプを効果的に作用させるため、血流が増加する。
【0067】
さらに、発明者は、先に図4に示した部位Aと部位Bとの間で、全長を横切る電極を配置することなく、部位Aから部位Bへの蠕動ポンプを血管に作用させることが可能であることを発見した。図5は、図1及び図4に示す前腕部分20の概要図であるが、第一の電極対80A及び80Bと第二の電極対82A及び82Bが取り付けられている。例として、電極80A及び82Aは、前腕部分20の部位Aの端部近くに位置し、電極80B及び82Bは、部位Bの端部近くに位置する。図7aに示すように、各電極対は、作用的に、異なる信号発生器に接続している。最初に、第一の信号発生器85によって、第一の電極対80A及び80Bに電圧差を適用する。その後すぐに、第二の信号発生器87によって、第二の電極対82A及び82Bに、第一の電極対80A及び80Bに供給した初期刺激に対して電圧差の符号が反転した電圧差を適用する。
【0068】
その結果、初期筋肉収縮は、予期されるように前述の電極対間の中央では起こらずに、部位Aの端部近くのポイント86で生じる。理論に限定されることを望まないが、この現象は、筋肉が、収縮発生までの固有な遅延時間を持つ非常に複雑な抵抗であるという点で、筋肉が理想的な抵抗とは基本的に異なるという事実に関係があると考える。とにかく、短時間後、第一の信号発生器85によって第一の電極対80A及び80Bに、もう一つの電圧差を適用する。その後すぐに、第二の信号発生器87によって、上記のように第二の電極対82A及び82Bに電圧差を適用する。結果的に、筋肉はポイント86からポイント88へと収縮を継続する。このシーケンスを数回繰り返し、収縮点を、ポイント88からポイント90へ、ポイント90からポイント92へ移行させ、そして究極的に、部位B近くに位置するポイント94に収縮点を到達させる。上記の説明のように、隣接する血管(図3を参照)の狭窄点は、筋組織の収縮点にほぼ匹敵する。したがって、血管の指向性狭窄は、蠕動効果により血管内の流量を増加させる。血管の指向性狭窄が、血管内の自然な流れの方向に対向する場合、蠕動効果は、心臓からの血流を低下させる。
【0069】
ポイント94に到達するや否や、サイクルを再開し、収縮点を、ポイント86近くから再び発生させる。
【0070】
第二の信号発生器87によって第二の電極対82A及び82Bに電圧差を適用することが好ましい。この場合、電圧差の符号は、第一の電極対80A及び80Bに供給した初期刺激に対して反転させ、第一の信号発生器85による第一の電極対80A及び80Bへの電圧差の適用が終了する前に、この電圧差の供給が開始されるようにタイミングをとる。下記の例1で説明する模範的な電圧対時間曲線を、図8a及び8bに示す。
【0071】
図6は、単一の電極対のみを必要とする、本発明のより単純な構成を示す。図6は、例として、図5に示す単一の電極対80A及び80Bとほぼ同じ位置に、単一の電極対180A及び180Bが取り付けられた、図1、4及び5に示す前腕部分20の概要図である。電極対180A及び180Bは、図7bに示し、さらに下記に詳細に説明するように、差動浮動スキームにおける四つの増幅器(a1からa4)に接続している。
【0072】
この構成は、コントローラが信号発生器85及び87に命令するプログラムによって、電極対180A及び180Bの各電極が、陽電荷から陰電荷へ、また逆方向へ極性を変化させることを可能にする。本質的に、電極180Aが電極80A及び82A(図5)の機能を担い、同様に、電極180Bが電極80B及び82Bの機能を担う。
【0073】
図7aは、図5の説明で言及するシステムの概略的な電気図であり、図7bは、図6の説明で言及するシステムの概略的な電気図である。図7aに示すように、システム300は、増幅器a1及びa2に各々結合した電極80A及び80Bを含む。増幅器a1及びa2は、さらに電源(図示せず)に接続する信号発生器85に接続している。同様に、電極82A及び82B は、各々、増幅器a3及びa4に結合している。増幅器a3及びa4は、さらに電源(図示せず)に接続する信号発生器87に接続している。電極80a及び80b(あるいは電極82A及び82B)を、患者の皮膚の領域に電気的に接触させると、電気回路を完結するように、その区域を電流が通過する。
【0074】
図7bに示すように、システム400は、増幅器a2及びa3に結合した電極180A、そして増幅器a1及びa4に結合した電極180Bを含む。増幅器a1及びa2は、上記、図7aに示すように、信号発生器85に結合している。同様に、増幅器a3及びa4は、図7aに示すように、信号発生器87に結合している。増幅器a1からa4は、差動浮動構成で配置されている。
【0075】
電極180a及び180bを、患者の皮膚の領域に電気的に接触させると、電気回路を完成するように電流がその区域を通過する。
【0076】
筋肉収縮の頻度、数、強度及び持続時間は、電極を通過する電流の変調特性によって制御される。本発明の治療方法は、血流の局所的な増加をもたらすように、治療領域に被変調電圧を十分な回数だけ繰り返して提供する。これは、限定せずに、外傷、非活動状態による影響から筋肉の反応を修復する、下肢における保水量を減少させる、血液及びリンパ液循環を改善して疼痛を軽減する、勃起組識機能の制御に関する治療を行う、そして、特に糖尿病患者における治癒を早めることを含む、種々様々の医学的用途に重要である。自然な血流に対して、筋組織の反復収縮運動を誘発することによって血流を制限することも、種々の外科手術を含む、種々様々の医学的用途に適用可能である。
【0077】
本発明の方法においては、種々の周波数及び波形が有効であることが分かっている。適当な波形としては、方形波、超越関数波、スパイク波、一次関数波、そしてステップ・パターンを含む。周波数は、利用者の総合的な健康状態、治療等のタイプ及び持続時間に応じて、かなり異なる。
【0078】
また、強調すべきことは、経験豊かな操作者は、個々の患者の必要に応じて、波形、周波数及び強度を調整することができる。
【0079】
図7bに示すように、信号発生器85及び信号発生器87が発生する波形、周波数等は、CPU89によって制御される。本発明の好適実施例では、CPU89の命令パラメータは、予め定められている。強調すべきことは、種々の周波数及び波形が、本発明の方法に関連して有効であることが分かっていることである。適当な波形は、方形波、超越関数波、スパイク波、一次関数波及びステップ・パターンを含む。周波数は、利用者の総合的な健康状態、治療のタイプ及び持続時間等に応じてかなり異なる。したがって、操作者が、CPU89の、このようなパラメータを容易に調整できるような装置構成であることが好ましい。
【0080】
CPU89がセンサ91からの入力に基づいて信号発生器を制御する、もう一つの好適実施例を下記に示す。
【0081】
図9aは、本発明の治療方法を行う前の、血管を通る血流を時間の関数で示すプロットである。血流の大きさは、ドップラー装置を用いて測定した線速度に相関関係がある。大きなピーク220は、各脈拍(心臓の鼓動)中、血管を通る血液の線速度に対応する。小さなピーク230は、脈拍間の、血管を通る血液の線速度に対応する。大きなピーク220の平均振幅は、21.1cm/sである。小さなピーク230の平均振幅は、6.0cm/sである。
【0082】
図9aに提供するプロットの完了後、本発明の治療方法を対象者に実行した。図9bは、血管を通って流れる血液の線速度を、時間の関数として示す。大きなピーク320は30.8cm/sの平均振幅を持ち、小さなピーク330は6.7cm/sの平均振幅を持つ。したがって、大きなピークの平均振幅は40から50%増加しており、このことは、血管を通る局所的な血流の、かなりの増加を示している。
【0083】
図10aは、図9aに類似する、もう一つのプロットであり、本発明の血流増大(BFE)方法を実行する前の、血管を通って流れる血液の線速度を時間の関数として示す。この線速度は、血管をマッピングする超音波機能を持つドップラー装置を用いて測定している。
【0084】
図10bは、本発明の治療方法の適用後図10aの装置を用いて測定した、血管を通って流れる血液の線速度を、時間の関数として示すプロットである。
【0085】
図11aは、図10aに示す血管マッピングの拡大図である。血管の直径が、時間に応じて変化し、そして心臓の鼓動に対してかなり周期的な、血液の容積流量に依存するため、この図は一時的なものである。図11bは、本発明の独創的なBFE方法を適用した、図10bに示す血管マッピングの拡大図である。超音波データに基づくと、血管の幅は、図11aの血管の幅に比べ、増加していることが分かる。血管を通る容積流量は、血管の横断面積と線速度との積に比例する。したがって、図9a及び9bで明示した線速度のパーセント増加率を、幅比率の平方で乗じて、容積流量のパーセント増加率を計算する。実際の、血管を通る血流の増加は、本発明のBFE装置及び方法を用いる血液速度における感知可能な増加よりも、さらに高いことが分かる。
【0086】
本発明によれば、体領域内の血管を通る血流の、局所的な増加あるいは減少を促進するための、次のステップからなる治療方法が提供される。(a)(i)体組織の第一の部分に作用的に接触する少なくとも第一の電極、(ii)体組織の第二の部分に作用的に接触する少なくとも第二の電極、そして(iii)第一の電極及び第二の電極に、少なくとも一つの電圧差を持つ複数の電気刺激を供給する信号発生器からなるシステムを提供するステップ。そして(b)血管に関連する筋組織の、方向性のある反復収縮運動の誘発によって、血管を通る血流の、局所的な増加あるいは減少を提供するステップ。この場合、誘発は、筋組織を電極を介して電圧差にさらすことによって達成される。
【0087】
さらに、好適実施例における特徴によれば、この方法は、さらに、血流の局所的な増加あるいは減少を最適化することを含む。この最適化は、センサ制御調節、そして/あるいは計測器測定による血流に基づいて行われることが好ましい。
【0088】
本技術に精通した者は、上記のような、血流あるいは心臓の鼓動のタイミングを計測器によって測定する種々様々な手段を用いることができるだろうが、この機能には、特に圧力センサが適していることが分かっている。特に、低圧用モトローラ・チップ・パック高容量センサ(Motorola Chip Pak High Volume Sensor for Low Pressure Applications、シリアル番号MPXC2011DT1)等の、ミニチュアの既製圧力センサは、本発明のBFE装置のCPUへの接続が容易である。このようなセンサから得たデータに基づいて、CPUは、発生すべき電気信号を制御する。
【0089】
このことは、上記の図7bに関連させると、理解が容易である。例として、圧力センサであるセンサ91は、システム400内のCPU89に作用的に接続している。センサ91は、外部にあり、対象者の皮膚に配置され、システム400の残り部分の近くで使用される。センサ91は、心臓に近い電極であると任意に定義した電極180aの近くの血圧の、連続的な、あるいは半連続的な読みが得られるように配置する。
【0090】
血管内の圧力は、特徴として、心臓の鼓動及び血液の循環に対応して脈打ち、かなり周期的である。結果的に、血管あるいは血管のグループを通る血液の最大流量が、センサ91によって感知される。一連の筋肉収縮の誘発を、心臓から供給される血液の最大流量に同期させた場合、本発明の血流増大の有効性は、かなり改善される。したがって、CPU89は、最大の読み、最大の読みに近い読み、あるいは所定値を超える読みを受信した後、(信号発生器85及び87、増幅器a1からa4、そして電極180a及び180bを介して)新しい一連の筋肉収縮を開始するように構成することが好ましい。
【0091】
さて、次の例を参照するが、これは、上記の説明と共に、非限定的に本発明を説明するものである。
【実施例1】
【0092】
図8は、図7b及び図6に表すシステムを用いる、本発明の治療方法の、模範的な電圧対時間グラフを示す。刺激は、30ボルトの強度を持つ方形波であり、各方形波の持続時間は、約100マイクロ秒である。指摘すべきは、グラフ内に三つの完全な周期が入るように、時間軸の尺度を変えていることである。
【0093】
第一の信号発生器85によって電極対180A及び180Bに供給される初期刺激は、正の電圧差(+30ボルト)を持つ。第二の信号発生器87によって電極対180A及び180Bに適用される第二の刺激は、逆の電荷、すなわち−30ボルトの負の電荷を持つ。第二の刺激が、第一の刺激の終了後約50マイクロ秒で終了するように、第二の刺激は約50だけ第一の刺激と重なり合う。
【0094】
正の刺激間(あるいは負の刺激間)の時間間隔は、約1ミリ秒である。六つの刺激のみを図8に示すが、実用的な治療は、このような刺激の大多数を必要とすることは明らかである。
【0095】
図8bは、本発明による治療方法のための、もう一つの模範的な電圧対時間曲線を示すオシロスコープ・トレースである。個々のパルス(あるいはスパイク)は、35Vまでの電圧と、250マイクロ秒の持続時間を持つ。このシーケンスは、二つの正のスパイクの後に二つの負のスパイクが続くという特徴がある。負荷は、約500オームである。
【0096】
本発明は、特定な実施例に関連させて説明したが、本技術に精通する者には、多くの選択肢、変更及び変化が可能であることは明らかである。したがって、このような選択肢、変更及び変化のすべては、添付の請求項の広範な範囲内に含まれることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【0097】
【図1】第一の電極と第二の電極とを付けた前腕の一部を示す概要図である。
【図2】図1に示す前腕部の内部組織の概要図である。
【図3】蠕動ポンプの原理を表す部分断面図である。
【図4】本発明の一つの局面による、多数の電極を用いる、血流を高めるための方法を表す概要図である。
【図5】少なくとも二つの信号発生器を持つシステムに接続して作動する二つの電極対を用いる、血流を高めるための方法を表す概要図である。
【図6】単一の電極対を用いる、血流を高めるための方法を表す概要図である。
【図7a】図5の方法による、血流を高めるためのシステムを表す概要図である。
【図7b】図6の方法による、血流を高めるためのシステムを表す概要図である。
【図8a】本発明による治療方法の、模範的な電圧対時間曲線を示すグラフである。
【図8b】本発明による治療方法の、もう一つの模範的な電圧対時間曲線を示すグラフである。
【図9a】ドップラー装置を用いて測定した、本発明の治療方法を開始する前の通常の周期における、血管を通る血流を、時間の関数として示すプロットである。
【図9b】本発明の治療方法を用いたときの、血管を通る血流を、時間の関数として示すプロットである。
【図10a】本発明の治療方法を施す前の、血管を通る血流を、時間の関数として示すプロットである。血流は、血管をマッピングする、超音波機能を持つドップラー装置を用いて測定した。
【図10b】本発明の治療方法を適用したときの、図10aの装置を用いて血管を通る血流を、時間の関数として示すプロットである。
【図11a】図10aに示す血管マッピングの拡大図である。
【図11b】図10bに示す血管マッピングの拡大図である。【Technical field】
[0001]
The present invention relates to a method of increasing blood flow, and in particular to energizing a muscle associated with a blood vessel, thereby inducing a local increase in blood flow through the blood vessel by inducing a repetitive contractile movement of the muscle tissue. About the method. This repetitive contractile movement of muscle tissue produces vascular peristalsis that increases blood flow. Alternatively, repetitive contractile movements of muscle tissue can be induced so that blood flow to any region is reduced relative to blood flow.
[0002]
The methods presented herein address a variety of problems associated with impaired blood circulation, including treatments to improve retention drainage, reduce muscle and tissue pain, and control erectile function. Suitable for various medical uses. Blood flow stimulation is particularly important in the treatment of limb and / or organ ulcers suffering from poor blood circulation, such as increasing blood flow to the toes of diabetic patients or increasing the rate at which edema is drained from the body cavity. is there. Restricted blood flow is also suitable for a wide variety of medical applications, including various surgical procedures.
[Background Art]
[0003]
Current treatments to improve blood circulation and reduce neural and muscle pain include manual, electrical, and mechanical methods. Manual treatment with physical therapy requires massage by a qualified person. This technique cannot be prescribed in an appropriately standardized form, as it depends on the experience and skills of the individual massage therapist. Also, the improvement of blood circulation is very limited.
[0004]
Electrical muscle stimulation (EMS) is widely used in many applications. The Food and Drug Administration (Section 355.200 Electric Muscle Stimulator, CPG 7124.26) has stated that in the health care community, EMS devices will be able to improve muscle retraining, reduce muscle spasm, extend exercise range, treat unused atrophy, Claims to be considered effective for immediate postoperative stimulation of calf muscle to increase local blood circulation and prevent venous thrombosis. However, it must be emphasized that the stimulus provided by the EMS is very similar to the stimulus provided by the massage treatment. Increases in blood circulation are very weak and often cannot be detected using conventional flow measurement devices, such as Doppler-based devices. EMS is a random stimulus of a localized tissue area. Thus, as with massage treatments, hydrothermal treatments, etc., EMS methods cannot provide a significant increase in local blood flow. Furthermore, because the stimulation is random, the EMS method cannot basically provide a local reduction in blood flow.
[0005]
Sequential pneumatic devices for reducing edema are also known. The device is comprised of a plurality of overlapping compartments contained within a sleeve assembly. These compartments are continuously inflated from the distal end located proximal to the edema to the proximal end to push the edema proximally. The pump fills the individual compartments with air, but the cycle begins by filling the distal compartments, filling the remaining compartments until all compartments are filled. After the contraction period, the cycle is repeated.
[0006]
In such electromechanical equipment, an electric motor, a reciprocating mechanism, and the like generate unpleasant noise and vibration. Furthermore, these treatments have the disadvantage that various device components have to be brought into contact with the skin. These elements often cause discomfort to the patient and require replacement and cleaning after each use to ensure hygiene.
[0007]
Accordingly, there is a need for a method of promoting, controlling, and / or reducing local fluid circulation through blood vessels as needed. It would be very advantageous to have such a method, and it would be even more beneficial if the method was simple, easy to use, non-invasive, repeatable, and adjustable to the individual needs of the patient. is there.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[0008]
According to the present invention, there is provided a treatment method for promoting a local increase in blood flow through a blood vessel in a region of the body, comprising the following steps. (A) (i) at least a first electrode operatively in contact with a first portion of body tissue, (ii) at least a second electrode in operative contact with a second portion of body tissue, and (iii) C.) Providing a system including a signal generator operatively connected to the first and second electrodes for providing a plurality of electrical stimuli to the electrodes; (B) applying electrical stimulation to expose the muscle tissue to at least one voltage difference to induce a directional repetitive contraction movement in the muscle tissue associated with the blood vessel, resulting in a local increase in blood flow through the blood vessel; Generating step.
[0009]
Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a treatment method for promoting a local change in blood flow through a blood vessel in a region of a body, comprising the following steps. (A) (i) at least a first electrode operatively in contact with a first portion of body tissue, (ii) at least a second electrode in operative contact with a second portion of body tissue, and (iii) C.) Providing a system including a signal generator operatively connected to the first and second electrodes for providing a plurality of electrical stimuli to the electrodes; (B) arranging at least a first electrode at one end of the region and arranging at least a second electrode at a second end of the region; And (c) applying electrical stimulation to set a voltage difference between the electrodes. In this case, the voltage difference is composed of two waveforms propagating in opposite directions between the electrodes to cause a local change in blood flow through the blood vessel.
[0010]
Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a treatment method for promoting a local decrease in blood flow through a blood vessel in a region of a body, comprising the following steps. (A) (i) at least a first electrode operatively in contact with a first portion of body tissue, (ii) at least a second electrode in operative contact with a second portion of body tissue, and (iii) C.) Providing a system including a signal generator operatively connected to the first and second electrodes for providing a plurality of electrical stimuli to the electrodes; And (b) applying electrical stimulation to expose the muscle tissue to at least one voltage difference to induce repetitive contraction movements in the muscle tissue associated with the blood vessel, resulting in a local decrease in blood flow through the blood vessel. Generating step.
[0011]
Further, in accordance with another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for promoting local changes in blood flow through a blood vessel. The device comprises: (a) at least a first electrode operatively contacting a first portion of body tissue; (b) at least a second electrode operatively contacting a second portion of body tissue; A) a signal generator operatively connected to the first electrode and the second electrode for providing a plurality of electrical stimuli to the electrodes; and (d) control means for controlling the signals generated by the signal generator. In this case, the control means and the signal generator are designed and configured so that a voltage difference composed of a waveform propagating in a direction facing between the electrodes is set between the electrodes, and the electrodes are moved. This voltage difference facilitates local changes in blood flow through the blood vessels.
[0012]
According to features in the preferred embodiment, the electrical stimulus acts on muscle tissue to generate a periodic repetitive wavy motion that imposes a periodic peristaltic repetitive motion on the blood vessels.
[0013]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the first electrode is a first plurality of electrodes, the second electrode is a second plurality of electrodes, and a local increase in blood flow. Providing an interval between the first plurality of electrodes and the second plurality of electrodes along the entire length of the region, and a continuous between the first plurality of electrodes and the second plurality of electrodes. And by setting repetitive voltage differences.
[0014]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the method further includes the step of: (c) disposing a first electrode at one end of the region and disposing a second electrode at a second end of the region. In this case, the voltage difference set between the electrodes is composed of two waveforms propagating in opposite directions so as to obtain a signal having a predetermined direction, frequency and intensity to induce repetitive contraction movement of muscle tissue.
[0015]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the first electrode is a single first electrode and the second electrode is a single second electrode.
[0016]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the method further includes (c) optimizing a local increase in blood flow.
[0017]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the optimization is based on sensor-controlled adjustments.
[0018]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the optimization is based on blood flow measured by the instrument.
[0019]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the method further includes: (c) obtaining a periodic measurement of blood flow through the blood vessel; and (d) determining a blood flow based on the measurement. Optimizing the local increase or decrease of.
[0020]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the method further includes the step of (c) adjusting a parameter of the wavy signal set across the first electrode and the second electrode.
[0021]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the parameters of the wavy signal include a frequency of the wavy signal.
[0022]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the parameters of the wavy signal include a shape of the wavy signal.
[0023]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the parameters of the wavy signal include a voltage of the wavy signal.
[0024]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the method further includes the step of (c) adjusting the parameters of the repetitive contraction movement to achieve a predetermined target characteristic for blood flow.
[0025]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, a pressure sensor is used to measure or indicate blood flow.
[0026]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the method further comprises: (c) applying the plurality of electrical stimuli to a blood pulse corresponding to a heart beat to obtain a local increase in blood flow. Including the step of synchronizing.
[0027]
Further, in accordance with features in the preferred embodiments described below, this synchronization is achieved by monitoring blood pressure in the body.
[0028]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the signal comprises a positive voltage difference phase and a negative voltage difference phase, and the positive and negative phases have a temporal overlap.
[0029]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the temporal overlap is between 1 microsecond and 500 microseconds.
[0030]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the time overlap is between 10 microseconds and 100 microseconds.
[0031]
Further, according to features in the described preferred embodiments, the signal comprises a plurality of positive voltage difference peaks and a plurality of negative voltage difference peaks, each of the peaks having a duration of 30 to 500 microseconds. .
[0032]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, each of the peaks has a duration of 50 to 300 microseconds.
[0033]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, each of the positive peaks has a duration of 150 to 300 microseconds.
[0034]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the signal comprises a plurality of pulses, each pulse including a positive voltage difference phase and a negative voltage difference phase. In this case, the plurality of pulses have a frequency in the range of 0.5 to 150 pulses per second (PPS).
[0035]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the plurality of pulses have a frequency in the range of 25 to 150 PPS.
[0036]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the local change is an increase in blood flow through the blood vessel.
[0037]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the local change is a decrease in blood flow through the blood vessel.
[0038]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the voltage difference is a plurality of voltage differences.
[0039]
Further, according to the features in the preferred embodiments described below, the voltage difference is controlled by the control means to induce a directional repetitive contractile movement in muscle tissue associated with the blood vessel, and the localization of blood flow through the blood vessel is controlled. An increase is achieved.
[0040]
Further, in accordance with features of the preferred embodiments described below, the control means controls the waveform to obtain a signal having a predetermined direction, frequency and intensity that induces a repetitive contractile movement in the muscle tissue.
[0041]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the apparatus further includes (e) a meter for measuring blood flow operatively coupled to the control means.
[0042]
Further, according to features in preferred embodiments described below, the control means is designed to initiate a sequence of electrical stimulation based on input from the meter.
[0043]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the meter includes a pressure sensor that presents blood pressure data.
[0044]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the control means is designed to synchronize the sequence of electrical stimulation with a pulse of blood corresponding to a heart beat.
[0045]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the signal generator includes at least two signal generators.
[0046]
Further, according to features in the preferred embodiments described below, the apparatus further includes (e) an amplifier operatively connected in parallel to the signal generator.
[0047]
The present invention overcomes the shortcomings of existing technologies by providing a painless, external, non-invasive method of increasing or decreasing local blood flow. The present invention is simple, easy to adjust, and easily adaptable to the needs of a particular patient.
[0048]
The present invention will be described by way of examples with reference to the accompanying drawings. Reference will now be made in detail to the drawings, wherein the specific matters shown herein are presented by way of example only and for the purpose of illustrating a preferred embodiment of the invention, and illustrate the principles and conceptual aspects of the invention in the most useful form. And emphasize that it is presented in an easily understandable form. In this regard, no attempt has been made to detail the structural details of the invention beyond what is necessary for a basic understanding of the invention, but from the drawings and description, it will be apparent to one skilled in the art. It will be clear how to actually embody several aspects of the invention.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0049]
According to the present invention, there is provided a treatment method for locally enhancing blood flow through a blood vessel in a specific region of the body.
[0050]
The principle and operation of the method according to the invention can be clearly understood from the drawings and the description.
[0051]
Before describing at least one embodiment of the present invention in detail, it is to be understood that the invention may be used in the following description or in the structural details shown in the drawings and combinations of components. It is not limited. The invention may be practiced or practiced in other embodiments or in various ways. It should also be understood that the terms and terms used herein are for description and should not be considered limiting.
[0052]
As used herein, in the specification and in the claims, the term "polarity" refers to the absolute amount of voltage, including zero voltage.
[0053]
The terms "modulated" and "modulation" as used herein, in the specification and in the claims, are in accordance with the known methods in the art and which can be achieved using a variety of commercially available devices. Refers to a process that changes one or more properties of
[0054]
The term "voltage difference" as used herein, in the specification and in the claims, refers to the absolute difference between two distinct voltage values.
[0055]
The term "peristalsis" as used herein, in the specification and in the claims, means that one or more tubes carrying a fluid are compressed in a series of coordinated contractions or constrictions to move the fluid in a desired direction. Mention common properties of peristalsis.
[0056]
As used herein, in the specification, and in the claims, the term "blood flow measured by a meter" or the like means a flow rate measured by a meter using a direct or indirect method. The term also refers to a direct or indirect instrumental method of sensing the heartbeat or pulse. In particular, the term is intended to include methods of determining relative or absolute blood flow velocity, or using a pressure sensor to sense a pulse.
[0057]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a
[0058]
FIG. 2 is a schematic diagram showing an internal tissue of the forearm portion in FIG. 1, and includes a bone 151, a muscle fiber forming a
[0059]
After applying current to the
[0060]
The inventor has discovered that this phenomenon can be used to increase blood flow through the tube 152. Without wishing to be limited by theory, the inventors attribute the peristaltic effect to an increase in blood flow along the entire length of the muscular tissue where such currents cause continual muscle contraction and vasoconstriction. A series of blood vessel stenosis occurs within a very short period of time, and the blood flow in the blood vessel increases in a predetermined direction by the electrical stimulation supplied to the electrodes.
[0061]
The operation of the peristaltic pump can be better understood with reference to FIG. A typical peristaltic pump uses a
[0062]
Peristaltic transport by involuntary wavy stenosis in muscle tissue is an internal mechanism for moving food along the entire length of the digestive tract. The arterial muscular wall unconsciously expands or contracts to increase or decrease blood flow.
[0063]
According to the present invention, a series of external electrical stimuli is applied to cause muscle contraction (and consequent narrowing of adjacent blood vessels) along the entire length of the muscle tissue in a timely manner that contributes to the peristaltic flow. This principle can be applied by providing
[0064]
The peristaltic pump effect can be achieved by various methods. As an example, FIG. 4 is a schematic diagram of the
[0065]
The electrodes 51 to 60 are operatively connected to one or more signal generators (not shown), but in this example a single signal generator is used. First, the signal generator supplies the electrodes 51 and 52 with an appropriate voltage difference and current. After a certain delay, contraction of the muscle tissue occurs at an intermediate point 62 between the electrodes 51 and 52. As described above, this contraction causes narrowing of the blood vessels adjacent to the muscle tissue. Thereafter, the signal generator supplies a voltage difference to the electrodes 51 and 52, this time causing the muscle tissue to contract further at a point 64 approximately at the center between the electrodes 51 and 53. The signal generator then applies a voltage difference to the electrodes 51 and 54, causing a further contraction of the muscle tissue at a point 66, which is now halfway between the electrodes 51 and 54. The signal generator then applies a voltage difference to the electrodes 51 and 55, causing the muscle tissue to contract further at point 68, which is now halfway between the electrodes 51 and 55. Electrodes other than electrode 51 may be advantageously activated. Thus, in the next stage of the sequence, the signal generator may provide a voltage difference to the electrodes 52 and 55, and this time at the approximate center 70 between the electrodes 52 and 55, may further contract the muscle tissue. The above sequence may be continued until a final contraction (at point 72) is achieved by applying a voltage difference to electrodes 59 and 60.
[0066]
As described above, a series of muscle contractions is propagated between the region A and the region B of the
[0067]
In addition, the inventor can apply a peristaltic pump from site A to site B on the blood vessel between site A and site B previously shown in FIG. 4 without arranging electrodes across the entire length. It was discovered that. FIG. 5 is a schematic view of the
[0068]
As a result, initial muscle contraction does not occur at the center between the aforementioned electrode pairs, as expected, but at point 86 near the end of site A. While not wishing to be limited by theory, this phenomenon is essentially different from the ideal resistance of a muscle in that it is a very complex resistance with an inherent delay in contraction. I think it is related to the fact that they are different. Anyway, after a short time, another voltage difference is applied by the
[0069]
As soon as
[0070]
Preferably, a voltage difference is applied to the second pair of electrodes 82A and 82B by the
[0071]
FIG. 6 shows a simpler configuration of the present invention, requiring only a single pair of electrodes. FIG. 6 shows, by way of example, the
[0072]
This configuration allows the electrodes of electrode pairs 180A and 180B to change polarity from positive to negative and back in the opposite direction by a program that the controller commands signal
[0073]
7a is a schematic electrical diagram of the system referred to in the description of FIG. 5, and FIG. 7b is a schematic electrical diagram of the system referred to in the description of FIG. As shown in FIG. 7a,
[0074]
As shown in FIG. 7b, system 400 includes electrode 180A coupled to amplifiers a2 and a3, and electrode 180B coupled to amplifiers a1 and a4. Amplifiers a1 and a2 are coupled to signal
[0075]
When the electrodes 180a and 180b make electrical contact with the area of the patient's skin, current passes through that area to complete the electrical circuit.
[0076]
The frequency, number, intensity and duration of muscle contractions are controlled by the modulation characteristics of the current passing through the electrodes. The treatment method of the present invention repeatedly provides a modulated voltage to the treatment area a sufficient number of times to provide a local increase in blood flow. This includes, but is not limited to, restoring muscle response from the effects of trauma, inactivity, reducing water retention in lower limbs, improving blood and lymph circulation and reducing pain, controlling erectile tissue function It is important for a wide variety of medical uses, including to provide treatment for and to accelerate healing, especially in diabetics. Restricting blood flow by inducing repetitive contractile movements of muscle tissue relative to natural blood flow is also applicable to a variety of medical applications, including various surgical procedures.
[0077]
Various frequencies and waveforms have been found to be effective in the method of the present invention. Suitable waveforms include square waves, transcendental function waves, spike waves, linear function waves, and step patterns. The frequency will vary considerably depending on the user's overall health, type of treatment, etc. and duration.
[0078]
Also, it should be emphasized that an experienced operator can adjust the waveform, frequency and intensity according to the needs of the individual patient.
[0079]
As shown in FIG. 7B, waveforms, frequencies, and the like generated by the
[0080]
Another preferred embodiment in which the
[0081]
FIG. 9a is a plot of blood flow through a blood vessel as a function of time before performing the treatment method of the present invention. The magnitude of the blood flow correlates with the linear velocity measured using a Doppler device. The
[0082]
After completion of the plot provided in FIG. 9a, the treatment method of the present invention was performed on the subject. FIG. 9b shows the linear velocity of blood flowing through a blood vessel as a function of time. The
[0083]
FIG. 10a is another plot, similar to FIG. 9a, showing the linear velocity of blood flowing through a blood vessel as a function of time before performing the blood flow enhancement (BFE) method of the present invention. This linear velocity is measured using a Doppler device having an ultrasonic function for mapping a blood vessel.
[0084]
FIG. 10b is a plot showing the linear velocity of blood flowing through a blood vessel as a function of time, measured using the apparatus of FIG. 10a after application of the treatment method of the present invention.
[0085]
FIG. 11a is an enlarged view of the blood vessel mapping shown in FIG. 10a. This diagram is temporary because the diameter of the blood vessels changes over time and depends on the volumetric flow of blood, which is quite periodic to the heartbeat. FIG. 11b is an enlarged view of the blood vessel mapping shown in FIG. 10b, applying the inventive BFE method of the present invention. Based on the ultrasound data, it can be seen that the width of the blood vessels has increased compared to the width of the blood vessels in FIG. 11a. Volumetric flow through a blood vessel is proportional to the product of the cross-sectional area of the blood vessel and the linear velocity. Therefore, the percent increase in volumetric flow rate is calculated by multiplying the percent increase in linear velocity specified in FIGS. 9a and 9b by the square of the width ratio. It can be seen that the actual increase in blood flow through the blood vessels is even higher than the appreciable increase in blood velocity using the BFE devices and methods of the present invention.
[0086]
According to the present invention, there is provided a treatment method comprising the following steps for promoting a local increase or decrease in blood flow through a blood vessel in a body region. (A) (i) at least a first electrode operatively in contact with a first portion of body tissue, (ii) at least a second electrode in operative contact with a second portion of body tissue, and (iii) A) providing a system comprising a signal generator for providing a plurality of electrical stimuli having at least one voltage difference to the first electrode and the second electrode; And (b) providing a local increase or decrease in blood flow through the blood vessel by inducing a directional, repetitive contractile movement of muscle tissue associated with the blood vessel. In this case, provocation is achieved by exposing the muscle tissue to a voltage difference via the electrodes.
[0087]
Further, according to features in the preferred embodiments, the method further includes optimizing a local increase or decrease in blood flow. This optimization is preferably performed based on sensor control adjustments and / or blood flow from meter measurements.
[0088]
Those skilled in the art will be able to use a variety of means for measuring the timing of blood flow or the heartbeat with a meter, as described above, but pressure sensors are particularly suitable for this function. I know that In particular, miniature off-the-shelf pressure sensors, such as the Motorola Chip Pak High Volume Sensor for Low Pressure Applications (Serial No. MPXC2011DT1) for low pressure, allow easy connection to the CPU of the BFE device of the present invention. It is. Based on the data obtained from such sensors, the CPU controls the electrical signals to be generated.
[0089]
This is easy to understand in connection with FIG. 7b above. By way of example,
[0090]
The pressure in the blood vessels is characteristically pulsed and fairly periodic, corresponding to the heartbeat and blood circulation. Consequently, the maximum flow of blood through a blood vessel or group of blood vessels is sensed by the
[0091]
Reference is now made to the following examples, which together with the above description, illustrate, without limitation, the invention.
[0092]
FIG. 8 shows an exemplary voltage versus time graph of the treatment method of the present invention using the systems depicted in FIGS. 7b and 6. The stimulus is a square wave with an intensity of 30 volts, each square wave having a duration of about 100 microseconds. It should be pointed out that the scale of the time axis is changed so that three complete periods are included in the graph.
[0093]
The initial stimulus provided to the electrode pairs 180A and 180B by the
[0094]
The time interval between positive stimuli (or between negative stimuli) is about 1 ms. Although only six stimuli are shown in FIG. 8, it is clear that practical therapy requires the majority of such stimuli.
[0095]
FIG. 8b is an oscilloscope trace showing another exemplary voltage versus time curve for a treatment method according to the present invention. Each pulse (or spike) has a voltage of up to 35V and a duration of 250 microseconds. This sequence is characterized by two positive spikes followed by two negative spikes. The load is about 500 ohms.
[0096]
Although the present invention has been described in relation to particular embodiments, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, all such alternatives, modifications and variations are intended to be included within the broad scope of the appended claims.
[Brief description of the drawings]
[0097]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a part of a forearm with a first electrode and a second electrode.
FIG. 2 is a schematic diagram of an internal tissue of a forearm shown in FIG.
FIG. 3 is a partial sectional view illustrating the principle of a peristaltic pump.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a method for increasing blood flow using multiple electrodes according to one aspect of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a method for enhancing blood flow using two pairs of electrodes operating in connection with a system having at least two signal generators.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a method for enhancing blood flow using a single electrode pair.
7a is a schematic diagram representing a system for increasing blood flow according to the method of FIG.
FIG. 7b is a schematic diagram representing a system for increasing blood flow according to the method of FIG.
FIG. 8a is a graph showing an exemplary voltage versus time curve for a treatment method according to the present invention.
FIG. 8b is a graph showing another exemplary voltage versus time curve for a treatment method according to the present invention.
FIG. 9a is a plot of blood flow through a blood vessel as a function of time, measured using a Doppler device, during a normal cycle prior to initiating the treatment method of the present invention.
FIG. 9b is a plot showing blood flow through a blood vessel as a function of time when using the treatment method of the present invention.
FIG. 10a is a plot showing blood flow through a blood vessel as a function of time before administering the treatment method of the present invention. Blood flow was measured using a Doppler device with an ultrasound function that maps blood vessels.
FIG. 10b is a plot of blood flow through a blood vessel as a function of time using the apparatus of FIG. 10a when applying the treatment method of the present invention.
FIG. 11a is an enlarged view of the blood vessel mapping shown in FIG. 10a.
FIG. 11b is an enlarged view of the blood vessel mapping shown in FIG. 10b.
Claims (51)
(a)
(i)体組織の第一の部分に作用的に接触する少なくとも第一の電極、
(ii)体組織の第二の部分に作用的に接触する少なくとも第二の電極、そして
(iii)前記第一の電極及び前記第二の電極に作用的に接続して前記電極に複数の電気刺激を供給する信号発生器を含むシステムを提供するステップ、そして
(b)前記電気刺激を適用して筋組織を少なくとも一つの電圧差にさらすことによって、前記血管に関連する筋組織の方向性反復収縮運動を誘発し、前記血管を通る血流の局所的な増加を発生させるステップからなる、方法。A method of treatment that promotes a local increase in blood flow through blood vessels in an area of the body,
(A)
(I) at least a first electrode operatively in contact with a first portion of body tissue;
(Ii) at least a second electrode operatively contacting a second portion of body tissue; and (iii) a plurality of electrical contacts operatively connected to the first electrode and the second electrode. Providing a system including a signal generator for providing a stimulus; and (b) directional repetition of the muscular tissue associated with the blood vessel by applying the electrical stimulus to expose the muscular tissue to at least one voltage difference Inducing a contractile movement to produce a local increase in blood flow through said blood vessel.
(c)前記領域の一端に前記少なくとも第一の電極を配置し、そして前記領域の第二端に前記少なくとも第二の電極を配置するステップからなり、前記電極間に設定される前記電圧差を、対向する方向へ伝播する二つの波形から構成して、筋組織の前記反復収縮運動が誘発される所定の方向、周波数及び強度を持つ信号を得る、請求項1に記載の方法。further,
(C) arranging the at least first electrode at one end of the region and arranging the at least second electrode at a second end of the region, wherein the voltage difference set between the electrodes is 2. The method of claim 1, wherein the signal comprises two waveforms propagating in opposite directions to obtain a signal having a predetermined direction, frequency and intensity at which the repetitive contractile movement of muscle tissue is induced.
(c)前記血流の前記局所的な増加を最適化するステップからなる、請求項1に記載の方法。further,
The method of claim 1, comprising (c) optimizing the local increase in blood flow.
(c)前記血流の前記局所的な増加を得るために、心臓の鼓動に対応する血液の脈拍に、前記複数の電気刺激を同期させるステップからなる、請求項1に記載の方法。further,
2. The method of claim 1, comprising: (c) synchronizing the plurality of electrical stimuli to a pulse of blood corresponding to a heart beat to obtain the local increase in blood flow.
(c)前記血管を通る血流の、周期的な測定値を得るステップ、そして
(d)前記測定値に基づいて血流の前記局所的な増加を最適化するステップからなる、請求項1に記載の方法。further,
The method of claim 1, comprising: (c) obtaining a periodic measurement of blood flow through the blood vessel; and (d) optimizing the local increase in blood flow based on the measurement. The described method.
(c)前記少なくとも第一の電極と前記少なくとも第二の電極とを横切って設定する波状信号のパラメータを変調するステップからなる、請求項1に記載の方法。further,
2. The method of claim 1, comprising (c) modulating parameters of a wave signal set across the at least first electrode and the at least second electrode.
(c)前記反復収縮運動のパラメータを調整して、前記血流に対して所定の目標特性を達成するステップからなる、請求項1に記載の方法。further,
The method of claim 1, further comprising: (c) adjusting parameters of the repetitive contraction movement to achieve a predetermined target characteristic for the blood flow.
(a)
(i)体組織の第一の部分に作用的に接触する少なくとも第一の電極、
(ii)体組織の第二の部分に作用的に接触する少なくとも第二の電極、そして
(iii)前記第一の電極と前記第二の電極とに作用的に接続した、前記電極へ複数の電気刺激を供給する信号発生器を含むシステムを提供するステップ、
(b)前記領域の一端に前記少なくとも第一の電極を配置し、そして前記領域の第二端に前記少なくとも第二の電極を配置するステップ、そして
(c)前記電気刺激を適用して前記電極間に電圧差を設定するステップからなり、前記電圧差が、前記電極間で対向する方向に伝播する二つの波形から構成され、前記血管を通る血流に局所的な変化を発生させる、治療方法。A method of treating blood flow through a blood vessel in a region of the body to promote local changes,
(A)
(I) at least a first electrode operatively in contact with a first portion of body tissue;
(Ii) at least a second electrode operatively in contact with a second portion of body tissue; and (iii) a plurality of electrodes to the electrode operatively connected to the first electrode and the second electrode. Providing a system including a signal generator for providing electrical stimulation;
(B) disposing the at least first electrode at one end of the region and disposing the at least second electrode at a second end of the region; and (c) applying the electrical stimulus to the electrode. Setting a voltage difference between said electrodes, said voltage difference comprising two waveforms propagating in opposite directions between said electrodes, causing a local change in blood flow through said blood vessel .
(d)血流の前記局所的な増加を得るために、前記複数の電気刺激を、心臓の鼓動に対応する血液の脈拍に同期させるステップからなる、請求項27に記載の方法。further,
28. The method of claim 27, comprising (d) synchronizing the plurality of electrical stimuli with a pulse of blood corresponding to a heart beat to obtain the local increase in blood flow.
(a)
(i)体組織の第一の部分に作用的に接触する少なくとも第一の電極、
(ii)体組織の第二の部分に作用的に接触する少なくとも第二の電極、そして
(iii)前記第一の電極と前記第二の電極とに作用的に接続した、前記電極に複数の電気刺激を供給する信号発生器を含むシステムを提供するステップ、そして
(b)前記電気刺激を適用して筋組織を少なくとも一つの電圧差にさらすことによって、前記血管に関連する筋組織に反復収縮運動を誘発し、前記血管を通る血流の局所的な減少を発生させるステップからなる、治療方法。A method of treating blood flow through a blood vessel in a region of the body to promote local reduction,
(A)
(I) at least a first electrode operatively in contact with a first portion of body tissue;
(Ii) at least a second electrode operatively in contact with a second portion of body tissue; and (iii) a plurality of the electrodes operatively connected to the first electrode and the second electrode. Providing a system including a signal generator for providing electrical stimulation; and (b) repeatedly contracting muscle tissue associated with the blood vessel by applying the electrical stimulation and exposing the muscle tissue to at least one voltage difference. A method of treatment comprising inducing exercise to generate a local decrease in blood flow through said blood vessel.
(c)前記領域の一端に前記少なくとも第一の電極を配置し、そして前記領域の第二端に前記少なくとも第二の電極を配置するステップからなり、前記電極間に設定される前記電圧差を、対向する方向で伝播する二つの波形から構成して、筋組織の前記反復収縮運動が誘発される所定の方向、周波数及び強度を持つ信号を得る、請求項30に記載の方法。further,
(C) arranging the at least first electrode at one end of the region and arranging the at least second electrode at a second end of the region, wherein the voltage difference set between the electrodes is 31. The method of claim 30, wherein the signal comprises two waveforms propagating in opposite directions to obtain a signal having a predetermined direction, frequency and intensity at which the repetitive contractile movement of muscle tissue is induced.
(a)体組織の第一の部分に作用的に接触する少なくとも第一の電極、
(b)体組織の第二の部分に作用的に接触する少なくとも第二の電極、
(c)前記第一の電極と前記第二の電極とに作用的に接続した、前記電極へ複数の電気刺激を供給する信号発生器、そして
(d)前記信号発生器が発生する信号を制御する制御手段からなり、
前記電極間で、対向する方向に伝播する波形から構成される電圧差を前記電極間に設定するよう、前記制御手段及び前記信号発生器を設計及び構成し、そして前記電極を移動し、前記電圧差によって、前記血管を通る血流の局所的な変化を促進する、装置。A device for promoting local changes in blood flow through a blood vessel,
(A) at least a first electrode in operative contact with a first portion of body tissue;
(B) at least a second electrode operatively contacting a second portion of the body tissue;
(C) a signal generator operatively connected to the first and second electrodes for providing a plurality of electrical stimuli to the electrodes; and (d) controlling a signal generated by the signal generator. Control means,
The control means and the signal generator are designed and configured to set a voltage difference between the electrodes between the electrodes, the voltage difference being composed of waveforms propagating in opposite directions, and moving the electrodes, The device, wherein the difference facilitates a local change in blood flow through the blood vessel.
(e)前記制御手段に作用的に結合した、血流を測定する計測器からなる、請求項38に記載の装置。further,
39. The apparatus of claim 38, comprising (e) a meter for measuring blood flow operatively coupled to said control means.
(e)前記信号発生器へ作用的に並列に接続した増幅器からなる、請求項38に記載の装置。further,
39. The apparatus of claim 38, comprising (e) an amplifier operatively connected to said signal generator.
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